Cz. II Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas I LO - Wiązania chemiczne +
przykładowe zadania i proponowane rozwiązania
I. Wiązanie koordynacyjne - semipolarne (donorowo-akceptorowe) - jest szczególnym
przypadkiem wiązania kowalencyjnego, wiążąca para elektronowa pochodzi od jednego
z atomów - donora (dawcy pary elektronowej, drugi atom jest akceptorem (biorcą) pary
elektronowej.
Uwaga: - w cz. I przy analizie polarności cząsteczek CO i SO2 przyjęto na potrzeby
zjawiska pewien zakres uproszenia.
Analiza wiązań w kationie amonowym i kationie hydroniowym (oksoniowym)
- kolor zielony - dotyczy donora
- kolor czerwony - dotyczy akceptora
- graficzne oznaczenie wiÄ…zania koordynacyjnego:
´+
H H +
2´- ´+ ´-
O + H Cl Ä…ð O | H + Cl-
´+
H H
kation hydroniowy H3O+
H N H + ´+H OH H +
H Ä…ð H N H + OH-
H
kation amonowy NH4+
Zad. 1 Dla podanych cząsteczek tlenków: CO, SO2, SO3 narysuj wzory elektronowe
kreskowe atom - donor, atom akceptor, zaznacz wiÄ…zania koordynacyjne:
RozwiÄ…zanie:
- CO: | C P% | O | SO2: S | O | SO3: | O |
// ||
O S
| O | | O |
Zad. 2 Dla podanych cząsteczek kwasów tlenowych : HNO3, H3PO4, H2SO4 narysuj
wzory elektronowe kreskowe atom - donor, atom akceptor, zaznacz wiÄ…zania
koordynacyjne:
RozwiÄ…zanie:
O H % O O |
//
HNO3: H O % N H2SO4; S
| O | H % O O |
H3PO4: H % O
H % O P | O |
H % O
Zad.3 Dla podanych cząsteczek kwasów tlenowych : HClO2, HClO3, HClO4 narysuj
wzory elektronowe kreskowe atom - donor, atom akceptor, zaznacz wiÄ…zania
koordynacyjne (zadanie do samodzielnego wykonania)
II. Wiązanie wodorowe - szczególny przypadek wiązania koordynacyjnego, w którym
akceptorem pary elektronowej jest zawsze atom wodoru w czÄ…stce zw. chemicznego
a donorem atom dysponujący parami elektronowymi niewiążącymi (O, N, F)
w czÄ…steczce tego samego zwiÄ…zku lub czÄ…steczce innego zwiÄ…zku (np. woda - woda,
fluorowodór - fluorowodór, amoniak - amoniak (skroplony), woda - alkohol, , alkohol -
alkohol, w wyniku tworzenia się wiązań wodorowych cząsteczki ulegają asocjacji -
tworzą się aglomeraty, to z kolei wpływa na stan skupienia, temp, wrzenia.
Wiązania wodorowe występują w cząsteczkach białek, kwasach nukleinowych - tworząc
tzw. mostki wodorowe wpływają na ich strukturę przestrzenną i właściwości.
Oznaczenie graficzne wiÄ…zania wodorowego: & & . lub --------
Zad. 1. Przedstaw graficznie asocjat składający się z 2-ch cząsteczek metanolu (CH3-
OH) oraz asocjat składający się z cząsteczki wody i cząsteczki metanolu. Zaznacz
wiÄ…zanie wodorowe.
RozwiÄ…zanie:
H3C |O| H3C |O|
O |...... H CH3 O | & .. H H
H H
Zad. 2. Cząsteczki wody tworzą asocjaty usieciowane (rozgałęzione) natomiast
cząsteczki HF tworzą asocjaty liniowe. Przedstaw asocjat składający się z 4-ch
cząsteczek wody i asocjat składający się z 4-ch cząsteczek HF (zadanie do samodzielnego
wykonania).
III. Wiązania metaliczne: - występują w metalach i stopach metali, powstają między
kationami metali tworzących sieć krystaliczną (kryształ metalu) i elektronami (elektrony
zdelokalizowane) , które zajmują powłoki walencyjne wszystkich atomów metalu
tworzących sieć, elektrony mają zdolność swobodnego poruszania się między kationami
- jt. tzw. gaz elektronowy, który równoważy ładunek na kationach metalu. Wiązania
metaliczne nie są ukierunkowane. Obecność elektronów zdelokalizowanych nadaje
metalom swoiste właściwości fizyczne:
Øð dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne,
Øð podatność na odksztaÅ‚cenia, kowalność, ciÄ…gliwość,
Øð metaliczny poÅ‚ysk, maja wysokie tepm. topnienia (wyjÄ…tek ; litowce, rtęć, gal,
ind)
IV. Oddziaływania van der Vaalsa - są to słabe oddziaływania między cząsteczkami
niepolarnymi (miedzy dipolami wzbudzonymi - chwilowymi), siły te wpływają na stan
skupienia materii. Przykładem występowania w/w oddziaływań jest kryształ grafitu,
miedzy poszczególnymi warstwami grafitu (w których atomy węgla są powiązane ze
sobą 3 wiązaniami kowalencyjnymi) występują słabe oddziaływania
miedzycząsteczkowe, stąd grafit jest w odróżnieniu od diamentu miękki, tłustawy w
dotyku, jest przewodnikiem prÄ…du.
IV. Wpływ wiązań chemicznych na właściwości substancji
1. Związki kowalencyjne - w stałym stanie skupienia tworzą dwa rodzaje kryształów
Kryształy
Kryształy cząsteczkowe - S8, Kryształy kowalencyjne - diament, krzem,
SiH 4 : sieć tworzą cząsteczki german :sieć tworzą atomy powiązane
związku między którymi wiązaniami kowalencyjnymi, z reguły nie
występują słabe siły przewodzą prądu, nie ulegają dysocjacji i
oddziaływań nie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach
międzycząsteczkowych, mają polarnych, dobrze rozpuszczają w
niskie temp. topnienia rozpuszczalnikach niepolarnych (benzyna),
majÄ… wysokie temp. topnienia
2. Wiązania kowalencyjne w tlenkach a charakter chemiczny tlenków
Im większy udział wiązań kowalencyjny w cząsteczkach, tym bardziej kwasowy ma
charakter określony tlenek
wzrost udziału wiązań kowalencyjnych
MnO - tl. zasadowy, MnO2 - tl. amfoteryczny, MnO3- tl. kwasowy, Mn2O7 -tl. kwasowy
CrO - tl. zasadowy Cr2O3 - tl. amfoteryczny, CrO3 - tl. kwasowy
SO2 - tl. kwasowy, SO3 - tl. kwasowy
wzrost charakteru kwasowego tlenków
3. Zawiązki jonowe ( wyjątek HF) w stanie stały tworzą sieć krystaliczną, którą tworzą
kationy metalu (wyjÄ…tek kation amonowy NH4+) i aniony proste (np. O2-, Cl-, S2-, H-) lub
złożone (np. SO42-, HSO4-, NO3-, H2PO4-, PO43-, OH-) otaczających się wzajemnie, ilość
ładunków dodatnich na kationach jest równoważona przez ładunki ujemne na anionach.
Związki jonowe dobrze rozpuszczają się w wodzie, w stanie stałym nie przewodzą prądu
elektrycznego, stopione lub rozpuszczone w wodzie sÄ… przewodnikami prÄ…du, wiÄ…zania
są wiązaniami mocnymi, stąd z reguły związki jonowe mają wysokie temp. topnienia.
Im większy udział wiązań jonowych w tlenku, wodorku lub wodorotlenku tym silniejszy
ich charakter zasadowy.
4. Związki o wiązaniach kowalencyjnych spolaryzowanych - głównie gazy lub ciecze,
dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach polarnych (np. w wodzie), dość łatwo dające
się skroplić (np. amoniak).